(Ti 70.5 Fe 29.5 ) 100-x Y x 合金组织和力学性能研究
发布时间：2021-09-24 01:34
对(Ti70.5Fe29.5)100-xYx（x=0,1,2,3,4）合金的组织和力学性能进行了研究。结果表明:Ti-Fe-Y系三元合金组织呈现出亚共晶特征,即包括先析出枝晶状β-Ti和片层状（TiFe+β-Ti）共晶组织。其中Ti70.5Fe29.5片层状TiFe相厚度约为1μm,而(Ti70.5Fe29.5)98Y2片层状TiFe相厚度仅300nm左右,组织得到了大幅度细化。Ti-Fe-Y系合金的强度和塑性由于组织细化程度的不同,随着Y元素含量的增加,同向呈现出先上升后下降的趋势,但较Ti70.5Fe29.5而言均得到了较大幅度的提升。对比Ti70.5Fe29.5的抗压强度2 058MPa、塑性应变量为6.0%,(Ti70.5Fe29.5
【文章来源】：有色金属工程. 2020,10(10)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
（Ti70.5Fe29.5)100-xYx(x=0,1,2,3,4）的XRD谱图
图2为（Ti70.5Fe29.5)100-xYx(x=0,1,2,3,4）合金的铸态微观组织形貌。其中Ti70.5Fe29.5具有典型的共晶组织，亮色区域为片层状TiFe相，厚度在1μm左右，而暗色区域为基体β-Ti相，厚度约为10μm。由于在不同区域其组织生长方向具有不一致性，因而呈现出一定程度的团聚现象，这种团簇结构尺寸为20～40μm。向Ti-Fe共晶合金中添加少量稀土元素Y后，组织呈现出较为明显的亚共晶特征，即包括先析出枝晶状β-Ti和片层状（TiFe+β-Ti）共晶组织。分析认为，这主要是由于Y元素具有促进β-Ti形核的作用，因而使得组织向富Ti方向偏移。同时，Ti-Fe系合金组织得到了大幅度细化，实现了由微米级向纳米级的转变。这主要是由于Y元素能够抑制其共晶组织长大，进而实现了TiFe和β-Ti两相尺寸的大幅度减小。
图3为（Ti70.5Fe29.5)100-xYx(x=0,1,2,3,4）五种成分合金在室温下进行压缩实验的应力应变曲线，表1为（Ti70.5Fe29.5)100-xYx(x=0,1,2,3,4）合金的压缩力学性能。其中（Ti70.5Fe29.5)98Y2的力学性能最为优异，其抗压强度达到了2 447 MPa，塑性应变量达到了14.2%，较空白组Ti70.5Fe29.5共晶合金2 058 MPa的抗压强度和6.0%的塑性应变量产生了显著性提升。而（Ti70.5Fe29.5)99Y1成分合金的抗压强度为2 231 MPa，塑性应变量为13.1%;(Ti70.5Fe29.5)97Y3成分合金的抗压强度为2 226 MPa，塑性应变量为11.4%，虽强度和塑性有所下降，但较Ti70.5Fe29.5而言，综合力学性能得到了较为明显的提升。在Y元素含量添加至（Ti70.5Fe29.5)96Y4时，强度虽未产生明显变化，但塑性略有下降，其塑性应变量仅为5.1%。在（Ti70.5Fe29.5)99Y1组织中，共晶TiFe相几乎全部由片层状转变为颗粒状，即组织得到大幅度细化，进而使得合金材料强度大幅度提升。由于Y元素的添加使得合金在凝固过程中发生溶质再分配，大大减少了组织中的成分偏析，进而实现了组织的均匀化，有利于塑性的提升。（Ti70.5Fe29.5)98Y2的共晶区域具有明显的TiFe相包裹β-Ti相特征，这种共晶组织形态对于相生长具有一定的抑制作用，因而更有利于超细晶的形成，进而产生细晶强化。而纳米级小颗粒Ti2Fe作为脆硬相也能够对组织产生弥散强化。此外，由于该成分合金组织中存在相对较多的枝晶状β-Ti相，其与基体之间的相关界面能够阻碍剪切带的传递，进而有效地消除应力，因而有利于实现塑性的提升。随着Y元素含量的进一步增加，（Ti70.5Fe29.5)97Y3和（Ti70.5Fe29.5)96Y4两种合金析出了更多的脆硬性Ti(Fe,Y）金属间化合物，进而使得合金材料的塑性有所下降。此外，共晶组织和基体β-Ti相的粗化对强度和塑性的下降也产生了较大的影响。
本文编号：3406831
【文章来源】：有色金属工程. 2020,10(10)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
（Ti70.5Fe29.5)100-xYx(x=0,1,2,3,4）的XRD谱图
图2为（Ti70.5Fe29.5)100-xYx(x=0,1,2,3,4）合金的铸态微观组织形貌。其中Ti70.5Fe29.5具有典型的共晶组织，亮色区域为片层状TiFe相，厚度在1μm左右，而暗色区域为基体β-Ti相，厚度约为10μm。由于在不同区域其组织生长方向具有不一致性，因而呈现出一定程度的团聚现象，这种团簇结构尺寸为20～40μm。向Ti-Fe共晶合金中添加少量稀土元素Y后，组织呈现出较为明显的亚共晶特征，即包括先析出枝晶状β-Ti和片层状（TiFe+β-Ti）共晶组织。分析认为，这主要是由于Y元素具有促进β-Ti形核的作用，因而使得组织向富Ti方向偏移。同时，Ti-Fe系合金组织得到了大幅度细化，实现了由微米级向纳米级的转变。这主要是由于Y元素能够抑制其共晶组织长大，进而实现了TiFe和β-Ti两相尺寸的大幅度减小。
图3为（Ti70.5Fe29.5)100-xYx(x=0,1,2,3,4）五种成分合金在室温下进行压缩实验的应力应变曲线，表1为（Ti70.5Fe29.5)100-xYx(x=0,1,2,3,4）合金的压缩力学性能。其中（Ti70.5Fe29.5)98Y2的力学性能最为优异，其抗压强度达到了2 447 MPa，塑性应变量达到了14.2%，较空白组Ti70.5Fe29.5共晶合金2 058 MPa的抗压强度和6.0%的塑性应变量产生了显著性提升。而（Ti70.5Fe29.5)99Y1成分合金的抗压强度为2 231 MPa，塑性应变量为13.1%;(Ti70.5Fe29.5)97Y3成分合金的抗压强度为2 226 MPa，塑性应变量为11.4%，虽强度和塑性有所下降，但较Ti70.5Fe29.5而言，综合力学性能得到了较为明显的提升。在Y元素含量添加至（Ti70.5Fe29.5)96Y4时，强度虽未产生明显变化，但塑性略有下降，其塑性应变量仅为5.1%。在（Ti70.5Fe29.5)99Y1组织中，共晶TiFe相几乎全部由片层状转变为颗粒状，即组织得到大幅度细化，进而使得合金材料强度大幅度提升。由于Y元素的添加使得合金在凝固过程中发生溶质再分配，大大减少了组织中的成分偏析，进而实现了组织的均匀化，有利于塑性的提升。（Ti70.5Fe29.5)98Y2的共晶区域具有明显的TiFe相包裹β-Ti相特征，这种共晶组织形态对于相生长具有一定的抑制作用，因而更有利于超细晶的形成，进而产生细晶强化。而纳米级小颗粒Ti2Fe作为脆硬相也能够对组织产生弥散强化。此外，由于该成分合金组织中存在相对较多的枝晶状β-Ti相，其与基体之间的相关界面能够阻碍剪切带的传递，进而有效地消除应力，因而有利于实现塑性的提升。随着Y元素含量的进一步增加，（Ti70.5Fe29.5)97Y3和（Ti70.5Fe29.5)96Y4两种合金析出了更多的脆硬性Ti(Fe,Y）金属间化合物，进而使得合金材料的塑性有所下降。此外，共晶组织和基体β-Ti相的粗化对强度和塑性的下降也产生了较大的影响。
本文编号：3406831
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